Upload
others
View
19
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Az ipari akusztika alapjai
Akusztikai alapismeretek
Hang: akusztikus energia, az egymáshoz csapódó molekulák ütközéseinek
sorozata. Kis amplitúdójú fizikai rezgés (A levegőben nyomásingadozás)
A hang jellemzői:
Frekvencia (f) [Hz]:
a nyomásnövekedések /
csökkenések száma
másodpercenként
Hullámhossz (λ) [m]:
amekkora távolságonként a
hullám megismétlődik
f = c / λ
A hang terjedési sebessége:
c = f x λ
Hang létrejöttéhez szükséges:
- Hangforrás
- Közvetítő közeg
- Érzékelő (hallgató)
Korbuly Sándor2
Az ipari akusztika alapjai
Akusztikai alapismeretek
Terjedési sebesség különböző anyagokban
c [m/s]
levegő 331 (0C°)
alumínium 6.300
acél 5.800
üveg 5.300
polisztirol 2.400
víz 1.500
ISO szerinti frekvenciasávok a
légtechnikában
Korbuly Sándor3
Megjegyzés
A hang terjedési sebessége a
levegőben a hőmérséklettől függ:
1 K emelkedés esetén
0,6 m/s-mal nő (és viszont)
Az ipari akusztika alapjai
Szubjektív akusztika
Korrigált hangnyomásszint (Lp) [dB(A); dB(B); dB(C)]
Frekvenciaszűrők az emberi hallás szerint korrigálnak: A szűrő < 55 dB
B szűrő 55…85 dB
C szűrő > 85 dB
Korbuly Sándor4
A zaj emberre gyakorolt hatásának
jellemzésére szabványosan az
A-hangnyomásszintet alkalmazzuk.
• Zajszint (NC) meghatározása frekvencia megoszlás alapján
Az ipari akusztika alapjai
5
Szubjektív akusztika
Az ipari akusztika alapjai
Hallásszint – Phon görbék (azonos hangnyomásszint érzet)
Kísérletek alapján
állapították meg – nincs
közvetlen összefüggés a
dB(A), NC és phon
görbékkel
Az emberi fül hangosság-
érzése frekvenciafüggő
A phon/NC/dB(A) görbék
a fül átviteli karakterisztika
függvényei.
Korbuly Sándor6
Szubjektív akusztika
Az ipari akusztika alapjai
Akusztikai alapismeretek
Hangosság
A hangosság a hangnyomás-, illetve a hangosságszinttel szemben lineáris
kapcsolatot biztosít az egyes összetevő k között és a hangosságérzetet
jellemző mennyiség. Jele N [son].
A hangosságszint rendszerhez kötött azonosítási pontja (egységnyi hangosság):
1 son = 40 phon
Hangosságszint [phon]
LN=40 + 10log2N
A hangosság a valóság érzetnek felel meg, lineáris mérték.
(1 son + 1 son = 2 son)
Korbuly Sándor7
Az ipari akusztika alapjai
Akusztikai alapismeretek
Hangteljesítmény : A zajforrás okozta energia kisugárzás a levegőben [W]
Hangnyomás
A hanghullámok okozta nyomásváltozás (a légköri nyomáshoz viszonyítva) [Pa]
Hallásküszöb: ~ 2x10 -5 Pa
Fájdalomhatár: ~ 20 Pa
A hangtér jellemzői nagy értéktartományt fognak át.
A hangnyomás gyakorlatban előforduló értékei Pa-ban 106 nagyságrend különbségűek.
A hangteljesítmény [W], a hangnyomással való négyzetes összefüggés miatt 12
nagyságrendet fog át.
A gyakorlatban ezért ezeket a mennyiségeket nem természetes egységben adjuk meg,
hanem szintekkel számolunk, decibelben, dB.Az érzékelés, az emberi hallásunk logaritmikus érzékenységű, az ún. szubjektív hangosság érzet a mennyiségek logaritmusával arányos. A szintek számolásakor használt mennyiségek mindig effektív értékek.
Korbuly Sándor8
Az ipari akusztika alapjai
Akusztikai alapismeretek
Hangteljesítményszint (Lw) : viszonyszám [dB]
Lw = 10log W/W0
W: aktuális hangteljesítmény [W]
W0: referencia hangteljesítmény 10 -12 [W]
Hangnyomásszint (Lp): viszonyszám [dB] :
Lp = 10 log(p/p0)2 = 20 log(p/p0)
p: aktuális nyomás [Pa]
p0: referencia nyomás 2x10 -5 Pa]
Hallásküszöb: ~ 2x10 -5 Pa ( 0 dB)
Fájdalomhatár: ~ 20 Pa (120 dB)
Korbuly Sándor9
Az ipari akusztika alapjai
Korbuly Sándor
Gyakorlati hangnyomásszintek
fájdalomküszöb
10
Az ipari akusztika alapjai
Korbuly Sándor
Összefüggés a hangnyomásszint és a
hangteljesítményszint között:
A: az a felület ahol a hangteljesítmény áthalad (m2)
A0: 1 m2
Intenzitás (I):
időegység alatt a felületen áthaladó energia
Intenzitásszint:
I0= 10-12 W/m211
Az ipari akusztika alapjai
Korbuly Sándor
Hangterjedés szabad térben
Pontsugárzók
Minden irányban azonos teljesítményt ad le, ha nincs
akadályoztatás: koncentrikus gömbfelületű
hullámfrontok
gömbfelület
r : a hangforrástól való távolság [m]
r0 = 1
dBr
rLL wp 11lg20
0
12
A = r2 4π
A0 = 1 m2 10 lg4π = 11
Az ipari akusztika alapjai
Korbuly Sándor
Irányítási tényezővel módosított intenzitás:
4/: térszögviszony – irányítási tényező (D)
A valós hangnyomásszint :
irányítási tag
ahol r a vizsgált pont távolsága a zajforrástól
D: irányítási tényező
Lw: a zajforrás hangteljesítményszintje
D=1-nél az irányítási tag 0dB
D=2-nél 3 dB
D=4-nél 6 dB
D=8-nál 9 dB
13
Az ipari akusztika alapjai
Korbuly Sándor 14
Akusztikai mérések
Zengőszoba
Süketszoba
• Hangnyomásszint változása a távolság függvényében
Az ipari akusztika alapjai
Ha a hangnyomásszint
r1 távolságban Lp (r1), akkor
r2 távolságban az Lp (r2)
hangnyomásszint:
Azonos hangteljesítmény a
távolság duplázásával 6 dB-
lel csökkenő hangnyomást
jelent
HangteljesítményHangnyomás
15
Az ipari akusztika alapjaiTermészetes csillapítás
Korbuly Sándor16
A levegő csillapító
hatása - ΔL
a hangforrástól való
távolság
és a frekvencia
függvényében
Az ipari akusztika alapjaiAkusztikai alapismeretek
Korbuly Sándor17
Az ipari akusztika
Korbuly Sándor
Légzaj
• ventilátorzaj (légcsatornába + ventilátorházon keresztül a
környezetbe)
- aerodinamika = f( nyomás, légmennyiség) => forgási, örvényzaj
- üzemi zaj => motor + meghajtás
• légcsatorna zaj: a légsebességből fakadó áramlási zaj (idomok)
• fojtócsappantyú okozta zaj
• befúvó- és elszívó elemek okozta zaj
Testzaj
Rezgő berendezés okozta zaj (kompresszor, szivattyú, ventilátor)
18
Zajforrások a klíma- és légtechnikában
19
1. Primer zajforrások:
ott keletkeznek, ahol a rendszerbe külső energia bevitel
történik (ventilátor, kompresszor, gázégő)
Terjedésük a légcsatorna hálózatban: - léghangként
- testhangként
A léghang a zajforrásból kilépve az áramló levegőben terjed tovább.
Terjedési sebessége a közeg sűrűségétől függ (clev < clégcsat.),
(a levegő áramlási irányától nem).
Léghang csillapítás: - légcsat. természetes csillapítása
- hangtompító (anyagok, szerkezetek)
beépítésével
Természetes csillapítás: - a légcsatorna falán keresztül távozó energia
- a hangenergia hővé alakul (súrlódás)
Hosszirányú csillapító hatás: a légcsatorna rezgésbe jön a léghang
hatására → hosszanti csillapítás (vékony lemeznél lesugárzás miatt kicsi, épített
csatornáknál magas).
A csillapítás kör keresztmetszetű csatornáknál < négyszög keresztmetszetűnél
Az ipari akusztika
Zajforrások a klíma- és légtechnikában
Az ipari akusztika
Korbuly Sándor
Léghang csillapítás
• Légcsatorna – szigeteletlen ~0
- belső szigetelés kialakítástól függő
• Elágazások
ΔL0 = -10 lg A0/A1
• Befúvó / elszívó elemek
(zajszigeteléssel ellátva)
20
Zajforrások a klíma- és légtechnikában
Az ipari akusztika
Korbuly Sándor
Kulisszás hangtompítóAnyaga: fém burkolat
Kulisszák: kasírozott szálas anyag (üveg- v. ásványgyapot)
Levegő áramlási irány
21
Zajforrások a klíma- és légtechnikában
Hangtompítók – rezgéstompítók
Hang elnyelési kritériumElnyelési mechanizmus (kinetikus energia – hőenergia)
-Porózus elnyelés (nyílt pórusú anyagok)
Az ipari akusztika
Hangtompítók - rezgéstompítók
Kiválasztás diagramból
1.) Csillapítandó dB és
frekvencia érték alapján kiválaszt
a táblázatból egy méretet
(ld. előbb)
2.) A diagramban ellenőrzi a
nyomásesést
3.) Ventilátornyomást korrigál
4.) Szükség esetén új méretet
választ - iteráció
Kivitel:- négyszög
- kör
keresztmetszetű
- egyenes
- sarok
- tisztítható
22
Zajforrások a klíma- és légtechnikában
Az ipari akusztika
Hangtompítás kültéri egységeknél
23
Zajforrások a klíma- és légtechnikában
Védőfal (visszaverés) Hangelnyelő felület (elnyelés)
Az ipari akusztika
Korbuly Sándor
Hangcsillapítás
Hangtompítók - rezgéstompítók
Hang elnyelési kritérium
Rezonáns elnyelés
Helmholtz rezonátor – rezonancia frekvenciához kötődik
aholc: hangsebességs: a nyílás felületel: a nyak hosszaV: a kamra térfogata
24
Az ipari akusztikaHangtompítók – rezgéstompítók – Helmholz rezonátor – Gabion szerkezet
25
26
Testhang kialakulása: rezgő tömeg (kompresszor, ventilátor,
szivattyú)
A fém(lemez) légcsatornák, csővezetékek
a rezgéseket továbbítják.
Csökkentése: rezgéscsillapítók a primer forrás és
légcsatorna/csővezeték közé.
Testhang érkezhet a függesztések révén is → testhang
szigetelés!
2. Szekunder zajforrások:
ott keletkeznek, ahol a levegő áramlása nyomásingadozást okoz.
(a kinetikus energia alakul át hangenergiává)
A légcsatorna hálózat minden elemén, ahol levegő halad át, zaj
keletkezik – sebességingadozás, örvényképződés, magas
légsebesség miatt.
Tervezéskor kerülni kell a leválásokat, örvényképződést okozó idomok,
nyomvonal kialakítását.
Az ipari akusztika
Zajforrások a klíma- és légtechnikában
Rezgéscsillapítási lehetőségek
Rezgés: alacsony frekvencia
Rezgéscsökkentés:
- rezgés szigetelés: két test közé helyezett
szigetelő réteg
- rezgés csillapítás: a rezgő rendszer tömegét fékezzük
(a rezgési energia felemésztése valamilyen módszerrel)
Csillapítás: - deformációval (belső súrlódás)
- csúszási súrlódással
•
Az ipari akusztika
Az ipari akusztika
Korbuly Sándor
Légtechnikai berendezések részegységei
Rezgéstompítók
28
Testzaj csillapítás: rezgéstompítók
Rezgéscsillapítási lehetőségek
Az ipari akusztika
Hűtőkörbe
építhető
rezgéstompító
(Anaconda)
Légcsatorna hálózatba építhető
vitorlavászon rezgéstompító
Csővezetékbe szerelt
rezgéstompító
Korbuly Sándor
Köszönöm megtisztelő figyelmüket
30
és további sok sikert!
Az ipari akusztika
Korbuly Sándor
Doppler effektus
Az észlelt hang magassága változik, ha a hangforrás és a megfigyelő egymáshoz képest mozog. Az észlelt hangmagasságváltozás annál nagyobb, minél nagyobb a relatív mozgás sebessége, minél gyorsabban változik a hangforrás és az észlelő közötti távolság.
v sebességgel mozgó hangforrásesetén az észlelt frekvencia:
v sebességgel mozgó megfigyelő esetén az észlelt frekvencia:
31